Фамилия Зимянин — редкий случай, когда географическая привязка перевешивает все остальные версии происхождения. В отличие от большинства русских фамилий на -ин, образованных от личных имён или прозвищ, здесь основа почти наверняка топонимическая. Корень «зим-» в сочетании с суффиксом -ян- указывает на выходца из конкретного места — деревни или села с названием Зимянино, Зимяны или схожим. Такие топонимы встречаются в северных и центральных областях России, где в основе лежало слово «зима»: селение могли назвать по холодному климату, по зимнему времени основания или по прозвищу первопоселенца. Суффикс -янин (в стяжённой форме -ян- + -ин) типичен для обозначения жителей: «зимянин» — «житель Зимянино». Со временем форма закрепилась как фамилия.

Менее вероятная, но допустимая версия — прозвищное происхождение. В говорах «зимя» могло означать что-то связанное с зимой: либо человека, родившегося в холодное время, либо того, кто «зимует» на одном месте, либо даже ленивого, медлительного (от «зимовать» в переносном смысле). Однако в этом случае ожидалась бы фамилия Зимин или Зимов, а суффикс -ян- здесь лишний: он характерен именно для топонимических образований (ср. Рязань → рязанец → Рязанов, но в фамилиях на -ин часто теряется промежуточное звено).

Словообразовательная модель проста: основа «Зимян-» (от географического названия) плюс притяжательный суффикс -ин, означающий «чей?» — «сын жителя Зимянино». Фамилия недворянская, скорее всего крестьянская или мещанская, что подтверждается её относительной редкостью и отсутствием в старых боярских списках. Встречается преимущественно в центральной России и Поволжье, где оседали переселенцы из северных губерний.

Однокоренных фамилий мало: Зимянин стоит особняком от массовых Зимин, Зимов, Зимников. Это делает её хорошим маркером для генеалогического поиска — если вы носите эту фамилию, с высокой вероятностью ваши предки происходят из конкретного села с корнем «зим-». В словарях Б. Унбегауна и В. Никонова фамилия не упоминается как типовой пример, что лишний раз подтверждает её локальный характер.